Quando comparadas ao tipo anterior de radiação, possuem maior energia, provocando a ionização dos materiais com que ocorrem a interação. E, assim como as radiações não ionizantes, também podem ser emitidas por meio naturais e artificiais.
Os tipos de radiações ionizantes mais comuns são: os raios-X, que são usados em aparelhos de radiologia para uso médico, e as partículas alfa e beta, e os raios-gama, emitidos por núcleos de átomos instáveis, ou seja, átomos radioativos.